錨索在某建筑邊坡治理工程中的應用

胡勝華

(中建材西南勘測設計有限公司，四川 成都 610051)

0 前 言

錨索工程自1950年在國內首次應用以來，經過幾十年的快速發展，在我國鐵路、公路、水電、建筑邊坡等工程建設中廣泛應用，在加固工程中具有不可替代的作用。本文根據某工程實際應用，對錨索工程應用做介紹，供同行在遇到相似工程地質條件時借鑒參考。

1 項目概況

某保障房項目場坪開挖形成了34.0～52.0 m工程邊坡。

2 地質環境條件

項目區屬熱帶雨林溫熱帶氣候，地貌為山間溝谷地貌單元，地勢總體上呈南向北往東西方向傾斜，地面自然坡度一般為20°～35°。場地經平整后現狀形成了40°～50°的工程邊坡，屬半土質半巖質邊坡。建設場地東側挖方形成高達34.0 m的高邊坡；建設場地南側挖方形成高達43.0 m的似弧形高邊坡；場地西側挖方形成高達52.0 m的高邊坡。圖1為場地南側邊坡照片。

邊坡揭露地層主要有：第四系殘坡積層(Q4dl+el)含角礫粉質黏土、下伏元古界瑤山群(Pt1ys)全風化～強風化～中風化片麻巖。

1)第四系殘坡積層(Q4dl+el)。含角礫粉質黏土①層：黃褐色，可塑～硬塑，以黏性土為主，含角礫，礫徑0.5～2.0 cm，含量10%～30%，層厚3.0～13.7 m。

2)下伏元古界瑤山群(Pt1ys)全風化～強風化～中風化片麻巖層。全風化～強風化片麻巖②1層：褐黃色、灰褐色，成分以石英、長石、云母等礦物為主，鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造，礦物成分蝕變顯著，局部間夾強風化巖塊，結構面不清晰，巖芯呈土狀、砂狀及角礫狀，風化碎塊手可折斷，層厚4.4～14.1 m。強風化～中風化片麻巖②2層：褐黃色、灰褐色，成分以石英、長石、云母等礦物為主，鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造，節理裂隙較發育，礦物成分蝕變較顯著，局部夾中等風化巖塊，結構較清晰，巖芯呈砂狀、角礫狀及碎塊狀，個別呈短柱狀，埋深11.90～21.30 m。

場地位于半坡上，基本無地下水，水文地質條件簡單。

圖1 場地南側邊坡照片

3 邊坡破壞模式分析及穩定性分析

根據邊坡地層分布，上部為第四系殘坡積層，下部為全-強-中風化片麻巖。邊坡存在主要潛在軟弱結構面為第四系含角礫粉質黏土層與下伏基巖接觸界面，含角礫粉質黏土層較為松散，孔隙率較高，為相對透水層，而下伏基巖為相對隔水層，地下水易沿該接觸帶順坡滲流，軟化該接觸帶巖土，從而形成力學強度相對軟弱帶，邊坡破壞呈折線型破壞；其次，由于全風化層與上部殘坡積層物理力學性質相近，受臨空面的影響，邊坡破壞可能在這兩層土中沿最大剪應力面形成圓弧形破壞。計算模型采用折線法或圓弧法。邊坡穩定性計算主要巖土參數的選用見表1。

表1 邊坡穩定性計算主要巖土參數取值表

1)圓弧滑動法計算公式：

(1)

(2)

(3)

2)折線滑動法計算公式：

Pn=0

(4)

P1=Pi-1Ψi-1+Ti-Ri/Fs

(5)

Ψi-1=cos(θi-1-θi)-sin(θi-1-θi)tanφi/Fs

(6)

Ti=(Gi+Gbi)sinθi+Qicosθi

(7)

Ri=cili+[(Gi+Gbi)cosθi-Qisinθi-Ui]tanφi

(8)

4 治理工程設計

1)方案選型分析。

(1)比先方案：初步設計一級邊坡采用錨索+懸臂樁支護，二級邊坡采用錨桿框架梁進行支護，但抗滑樁樁截面達2m×3m，樁長達30m。該方案由于造價高，沒有充分利用下部較好的穩定地層，沒有采用該方案。

(2)推薦方案：分三級放坡，充分利用下部較好地層的自穩性，一級邊坡采用拱型護坡，二級邊坡采用錨桿框架，三級邊坡采用錨索框架，工程造價低，工期短。最終采用推薦方案實施，工程運營多年以來，邊坡安全。

綜合各部位剩余下滑推力，錨索單孔鋼絞線為4束，鉆孔孔徑130mm，錨索與水平夾角取20°。

2)錨固力采用式(2)計算：

Pt=Fl/n[sin(α+β)tanφ+cos(α+β)]

(9)

3)群錨效應復核采用以下公式計算

D=ln(T2×L/ρ)

(10)

4)典型剖面結構設計圖如圖2所示。

圖2 典型剖面結構設計圖

5 主要技術要求

1)孔徑及孔深。鉆孔孔徑、孔深要求不得小于設計值，要求實際使用鉆頭直徑不得小于設計孔徑(130mm)，實際鉆孔深度大于設計深度50cm。

2)注漿。錨索注漿以形成錨固段和為錨索體提供防腐蝕保護層，另外，一定壓力的注漿可以使注漿體滲入地層裂隙中，起到固結地層、提高地層力學性質的作用。注漿是錨索施工的關鍵工序之一，其效果好壞將直接影響到錨索的錨固性能和永久性。

錨索注漿采用普通硅酸鹽水泥，注漿采用水泥砂漿，施工配合比經試驗比選后確定。水泥砂漿強度不低于30MPa，水灰比0.4～0.5。

為增加漿液的和易性和早期強度，在漿液中摻入適量減水劑和早強劑；為防止水泥砂漿凝固收縮時錨固體與孔壁錨固力的損失，摻入適量膨脹劑；水泥砂漿拌和均勻，隨拌隨用，一次拌和的水泥漿、水泥砂漿在初凝前用完，以保證灌漿達到“早強、高強和高時效”的效果。

一般地層采用一次注漿，采用孔底返漿法，注漿壓力0.5～0.8MPa。遇巖體節理裂隙發育、破碎構造帶、軟弱巖層，為提高地層錨固力，采用二次高壓劈裂注漿，即第一次注漿材料和注漿壓力與一般地層相同，第二次注漿為高壓劈裂注漿，待第一次注漿4～5h后，采用M30純水泥漿對錨固段進行劈裂注漿，注漿壓力不小于1.5～2.0MPa。

3)錨索張拉及鎖定。當漿體及框格梁達到設計強度的100%后進行張拉，張拉分5次施加，一次取設計值的0.3、0.5、0.75、1.0和1.1倍進行逐級張拉，每級荷載施加后，穩定觀測時間不小于10min。張拉荷載嚴禁一次加至鎖定荷載。錨索穩定后48h內，若發生明顯的應力松弛，必須進行補償張拉。張拉采用“雙控法”進行質量控制，即以控制油表讀數為準，用伸長量進行校核。

6 總 結

通過對地質條件的分析論證，優化設計方案，針對工程地質條件采用錨索對建筑邊坡進行支護治理的應用介紹，節約了大量的資金及縮短工程工期。從項目運營10余年的情況來看，工程安全可靠。工程治理消除了場坪形成的高邊坡對擬建保障房存在的威脅，有效保護人民生命財產安全，對當地社會的穩定與發展和人民群眾的安居樂業起到了積極的作用，同時可供廣大同行巖土工程人員借鑒參考。

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